Thiết kế hệ thống điều khiển rời rạc

Chia sẻ: Nguyen Lan | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:0

Thêm vào BST

Báo xấu

113
lượt xem 18
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phương pháp lượng tử hóa theo thời gian cho tín hiệu có biên độ liên tục, thời gian rời rạc. Hệ thống xử lý loại tín hiệu này được gọi là hệ thống rời rạc. Nếu phép lượng tử hóa được tiến hành theo thời gian và cả theo biên độ thì kết quả nhận được là tín hiệu số. Hệ thống xử lý tín hiệu số gọi là hệ thống số. Trong hệ thống rời rạc và hệ thống số, thông số điều khiển - biên độ của tín hiệu chỉ xuất hiện t...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Thiết kế hệ thống điều khiển rời rạc

Moân hoïc CÔ SÔÛ TÖÏ ÑOÄNG Biên soạn: TS. Huỳnh Thái Hoàng Bộ môn điều ề khiển ể tự động Khoa Điện – Điện Tử Đại học Bách Khoa TPHCM Email: hthoang@hcmut.edu.vn Homepage: www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ Giảng viên: HTHoàng, NVHảo, NĐHoàng, BTHuyền, HHPhương, HMTrí 9 September 2011 © H. T. Hoàng - ÐHBK TPHCM 1
Chöông 9 THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁÁNG ÑIEÀÀU KHIEÅÅN RÔØI RAÏC 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 2
Noäi dung chöông 9  Khái niệm  Bộ điều khiển sớm-trễ pha & PID rời rạc  Thiết kế hệệ thốngg rời rạc ạ ở miền Z  Tính điều khiển được và quan sát được của hệ rời rạc  Thiết kế hệ thống rời rạc dùng kỹ thuật phân bố cực  Ước lượng trạng thái hệ rời rạc 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 3
Caùc boä ñieààu khieåån rôøi raïc 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 4
Caùc sô ñoà ñieàu khieån thöôøng duøng  Ñieàu khien Ñieu khieån noi noái tiep tieáp R(s) C(s) + GC(z) ZOH G(s)  T H(s)  Ñieàu khieån hoài tieáp traïng thaùi r(k) u(k) x(t) c(k) +  x (k  1)  Ad x (k )  Bd u (k ) Cd K 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 5
Haøm truyeàn cuûa caùc khaâu cô baûn rôøi raïc Kh âu vii phaâ Khaâ h ân e(t) u(t) Vi phan phaân de(t )  Kh âu vii phaâ Khaâ h ân lieâ li ân tuïc: u (t )  dt  Khaâu vi phan Khau phaân rôi rôøi raï rac:c: u (kT )  e(kT )  e[(k  1)T ] T  E ( z )  z 1E ( z ) U ( z)  T  Ham Haøm truyen truyeàn khau khaâu vi phan phaân rôi rôøi raï rac:c: 1 z 1 GD ( z )  T z 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 6
Haøm truyeàn cuûa caùc khaâu cô baûn rôøi raïc e(t) u(t) Kh âu tí Khaâ tích h phaâ h ân Tích h phaâ h n t  Kh âu tích Khaâ tí h phaâ h ân lieâ li ân tuï t c: u (t )   e( )d 0 kT ( k 1)T kT Kh âu tích Khaâ í h phaâ h ân rôøøi raïc: u (kT )   e( )d    e( )d   e( )d 0 0 ( k 1)T kT T  u (kT )  u[(k  1)T ]   e(t )dt d  u[((k  1)T ]  e[((k  1)] k  ) T  e(kT ( k 1)T 2   U ( z )  z 1U ( z )  T z 1E ( z )  E ( z ) 2   Haøm truyeà y n khaâu tích p ï GI ( z )  T z  1 phaân rôøi rac: 2 z 1 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 7
Haøm truyeàn cuûa boä ñieàu khieån PID rôøi raïc  Boä ñieu ñieàu khien khieån PID lien lieân tuï tuc:c: K GPID ( s )  K P   K D s s  Boä ñieàu khieån PID rôøi raïc: K IT z  1 K D z  1 GPID ( z )  K P   2 z 1 T z P I D hoaëc z KD z 1 GPID ( z )  K P  K I T  z 1 T z P I D 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 8
Haøm truyeàn cuûa boä ñieàu khieån rôøi raïc  Boä ñieu ñieàu khien khieån sôm sôùm pha, pha tre treå pha lien lieân tuï tuc:c: sa ab sôùm pha GC ( s )  K treå pha sb ab  Rôøi raïc hoùa, söû duïng phöông phaùp tích phaân hình thang: (aT  2) z  (aT  2) GC ( z )  K (bT  2) z  (bT  2)  Boää ñieàu khieån sôùm p pha,, treå p pha z  zC (aT  2) (bT  2) GC ( z )  K C zC  pC  z  pC (aT  2) (bT  2) ( zC  1, pC  1) zC  pC sôùm pha zC  pC tre treå pha 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 9
Phöông phaùp thieát keá heä thoáng ñieàu khieån rôøi raïc  C ùch 1: Caù 1 Thieá hi át keá k á giaù i ùn tieá i áp heä h ä thoá h áng ñieà ñi àu khieå khi ån lieâ li ân tuïc, sau ñoù ñ ù rôøi raïc hoùa ta ñöôïc heä thoáng ñieàu khieån rôøi raïc. Chaát löôïng cuûa h ä rôøøi raïc xaááp xææ chaá heä h át löôï l ng heä h ä lieâ li ân tuï t c neááu chu h kyø k ø laá l áy maããu T ñuû ñ û nhoû.  Caùch 2: Thieát keá tröïc tieáp heä thoáng ñieàu khieån rôøi raïc. gp Phöông phaùp thieát keá: Q QÑNS,, p phöông gpphaùp p phaân boá cöïïc, p phöông g phaùp giaûi tích, … 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 10
Thieáát keáá boä ñieààu khieåån rôøi raïc trong mieààn Z 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 11
Trình töï thieát keá khaâu sôùm pha rôøi raïc duøng QÑNS z  zC Kh â hieä Khau hi äu chænh hæ h can à thiet keá GC ( z )  KC thi át k ( zC  pC ) z  pC  Böôùc 1: Xaùc ñònh caëp cöïc quyeát ñònh töø yeâu caàu thieát keá veà chaát löô ng cua löôï û heä h ä thong th á trong t quaù trình t ì h quaù ñoä ñ ä: Ñoä voït loá POT  * Ts*     s1, 2  n  jn 1    z1, 2  e * 2 Thôi Thôøi gian qua quaù ñoä,... n r  z *  e T n   z *  T n 1   2 *  Böôùc 2: Xac Böôc Xaùc ñònh goc goùc pha can caàn bu buø ñe ñeå caëp cöï cöcc quyet quyeát ñònh 1, 2 naè z nam m treân QÑNS cuûa heä thoáng sau khi hieäu chænh baèng coâng thöùc: n m  *  180 0   arg( z1*  pi )   arg( z1*  zi ) i 1 i 1 trong ñoù pi vaø zi laø caùc cöïc vaø zero cuûa G(z) tröôùc khi hieäu chænh.  *  180 0   gocgoùc tötöø cac caùc cöï cöcc cua cuûa G ( z ) ñen ñeán cöï cöcc z1*   goùc töø caùc zero cuûa G ( z ) ñeán cöïc z1* 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 12
Trình töï thieát keá khaâu hieäu chænh sôùm pha duøng QÑNS (tt)  Böôcc 3: Xac Böôù Xaùc ñònh vò trí cöc cöïc vaø va zero cua cuûa khau khaâu hieäu chænh Veõ 2 nöõa ñöôøng thaúng baát kyø xuaát phaùt töø cöïc quyeát ñònh z1* sao cho 2 nöõa ñöôøng thaúng naøy taïo vôùi nhau moät g goùc baèng * . Giao ñieåm cuûa hai nöõa ñöôøng thaúng naøy vôùi truïc thöïc laø vò trí cöïc vaø zero cuûa khaâu hieäu chænh. Coù hai cach Co caùch ve veõ thöông thöôøng dung: duøng:  PP ñöôøng phaân giaùc (ñeå cöïc vaø zero cuûa khaâu H/C gaàn nhau)  PP trieät tieu tieâu nghieäm (ñe (ñeå haï ha baäc cua cuûa heä thong) thoáng)  Böôùc 4: Tính heä soá khueách ñaïi KC baèng caùch aùp duïng coâng thöùc: GC ( z )G ( z ) z z*  1 1 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 13
Thí duï thieát keá boä ñieàu khieån sôùm pha rôøi raïc duøng QÑNS R(s) C(s) + GC(z) ZOH G(s)  T 50 G (s)  T  0.1sec s ( s  5)  TK boä ñieàu khieån sôùm pha GC(z) sao cho heä thoáng sau khi hieäu chænh coù caëp cöïc quyeát ñònh vôùi   0.707 ,  n  10 (rad/sec) 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 14
Thí duï thieát keá boä ñieàu khieån sôùm pha rôøi raïc duøng QÑNS  Giai: Giaû i:  Phöông trình ñaëc tröng: 1  G( z)  0 50 G ( s)   G(s)  s ( s  5) 1  G ( z )  (1  z )Z    s   50   (1  z 1 )Z  2   s ( s  5)  1  z[( 0 . 5  1  e 0.5 ) z  (1  e  0. 5  0 . 5e 0.5 )]   10(1  z )  0. 5   5( z  1) ( z  e ) 2   0.21z  0.18 G( z)  ( z  1)( z  0.607)  Z 2 a    z (aT  1  e  aT ) z  (1  e  aT  aTe  aT )  2  aT  s ( s  a )  a ( z  1 ) ( z  e ) 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 15
Thí duï thieát keá boä ñieàu khieån sôùm pha rôøi raïc duøng QÑNS  Caëp cöï cöcc phöc phöùc mong muon: muoán: z1*, 2  re  j trong ñoù: r  e Tn  e0.10.70710  0.493   Tn 1   2  0.1  10  1  0.707 2  0.707  z1*, 2  0.493e  j 0.707  z1*, 2  0.375  j 0.320 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 16
Thí duï thieát keá boä ñieàu khieån sôùm pha rôøi raïc duøng QÑNS  G ù pha Goc h can à bu: b ø Im z +j 0.375+j0.320   180  ( 1   2 )   3 * 1  152.90  2  125.90 P  3  14.60 * 2 1 3 Re z 1 0 A B +1    84 * 0 pc zc j 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 17
Thí duï thieát keá boä ñieàu khieån sôùm pha rôøi raïc duøng QÑNS  Ch n cöï Choï ö c vaøø zero cuûûa khaâ kh âu hieä hi äu chænh hæ h bang b è phöông höô phaù h ùp trieä t i ät tieâu nghieäm:  zC  0.607  zC  0.607  pC  OA  OB  AB OB  0.607 AB  0.578  pC  0.029 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 18
Thí duï thieát keá boä ñieàu khieån sôùm pha rôøi raïc duøng QÑNS  Tí h KC: Tính GC ( z)G( z) zz*  1 ( z  0.607) (0.21z  0.18)  KC 1 ( z  0.029) ( z  1)( z  0.607) z 0.375 j 0.320 [0.21(0.375  j 0.320)  0.18]  KC 1 (0.375  j 0.320  0.029)(0.375  j 0.320  1) 0.267  KC 1  K C  1.24 0.471 0.702 K át lluaään: Haø Keá H øm truyeà t àn cuûûa boä b ä ñieà ñi àu khi khieåån caààn thi thieáát k keáá llaøø: z  0.607 GC ( z )  1.24 z  0.029 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 19
Thí duï thieát keá boä ñieàu khieån sôùm pha rôøi raïc duøng QÑNS Q õ ñaï Quy ñ o nghieä hi äm soá cuûûa heä h ä thong th á tröôc t öôù vaø sau khi hi hieääu chænh hæ h 9 September 2011 © H. T. Hoàng - www4.hcmut.edu.vn/~hthoang/ 20